一种用于煤矿铰接式防爆车辆的液力-机械联合制动系统的制作方法

本发明属于煤矿井下辅助运输设备的技术领域，具体涉及一种用于煤矿铰接式防爆车辆的液力-机械联合制动系统。

背景技术：

随着我国采掘技术的快速发展，近水平煤层的采区正逐步减少，倾斜煤层逐渐增多，使无轨辅助运输车辆的行车坡度和坡道距离均逐渐增大。目前用于煤矿井下辅助运输的防爆车辆按车架型式分为铰接式防爆车辆和整体式防爆车辆，两种类型车辆的动力传动方式和制动系统均不同，铰接式防爆车辆采用前后铰接式车架，一般适应坡道小于10°，运输距离不超过500m，然而近年来在山西北部、山东兖州和甘肃等地许多矿井中，辅运坡道坡度达到10-14°，坡道距离超过2000m，对车辆制动性能形成严峻考验。

目前在用的铰接式防爆车辆仅依靠单一的机械摩擦制动，在上述长距离大坡度条件下，势必造成制动时油液温升过快、无法及时带走制动摩擦热量，从而使制动器频繁出现过热、密封失效漏油、摩擦片过度磨损、制动效能下降等严重问题，给煤矿生产运行带来安全隐患。

技术实现要素：

本发明为了解决现有煤矿铰接式防爆车辆仅依靠单一的机械摩擦制动，在长距离大坡度运行条件下，持续制动造成制动器油液温升过快、无法及时带走制动摩擦热量，从而使制动器频繁出现过热、密封失效漏油、摩擦片过度磨损、制动效能下降等问题，提供一种用于煤矿铰接式防爆车辆的液力-机械联合制动系统。

本发明采取以下技术方案：一种用于煤矿铰接式防爆车辆的液力-机械联合制动系统，包括与发动机后部连接的液力变矩器，液力变矩器通过上传动轴与变速箱连接，变速箱前输出通过前桥传动轴与前桥连接，前桥两端分别与两个湿式行车制动器连接，变速箱后输出通过铰接传动轴与液力缓速制动装置的连接法兰连接，液力缓速制动装置的连接法兰通过后桥传动轴与后桥连接，后桥两端分别与两个湿式行车制动器连接，变速箱二轴上设置有湿式驻车制动器，液力缓速制动装置通过金属软管与水冷油换热器连接，水冷油换热器通过水管与散热器连接，散热器通过膨胀水箱补水；所述的前桥以及后桥上四个湿式行车制动器通过液压控制管路分别与机械制动行车制动控制阀和切换阀连接，切换阀接液力制动控制系统，所述的液力缓速制动装置通过气动控制阀和气动控制管路接气源。

进一步的，液力缓速制动装置包括连接法兰、盖子、壳体、转子叶轮、定子叶轮、主轴、储油腔及控制阀，盖子和壳体构成内部设有液力工作腔的结构，液力工作腔与储油腔连通，储油腔通过控制阀接金属软管；液力工作腔内安设有转子叶轮和定子叶轮，转子叶轮由主轴驱动转动，主轴端部安装连接法兰。液力缓速制动装置采用分体式设计，分为缓速装置主体和换热器部分，两者采用穿过铰接中心的金属软管连接，换热器部分设置于铰接前部，主体布置于车辆铰接处后部，安装在铰接传动轴后部，铰接传动轴前部与动力换挡变速箱后输出法兰连接，动力换挡变速箱前输出法兰与前驱动桥输入法兰连接，动力换挡变速箱输入法兰与液力变矩器输出法兰连接，液力变矩器与发动机连接。所述的液力缓速器是以油液为工作介质，通过将车辆动能通过液体阻尼转化为油液热能达到减速制动效果的柔性制动装置，前后两端分别通过传动轴与变速箱和驱动桥连接，液力缓速器通过气动控制制动功能的开启与关闭与制动扭矩的大小，通过油液阻尼作用产生制动力，通过水冷方式将制动产生的热量散出。

进一步的，湿式行车制动器包括轴承i、静壳、带肩螺栓、碟簧组、浮动油封、活塞、内摩擦片、外摩擦片、压盘、动壳、端盖、螺母ⅰ、轴承ii、螺塞、轴和螺母ⅱ；静壳与前桥或后桥壳体固定连接，压盘通过螺栓与静壳连接，轴通过轴承i和轴承ii将动壳连接和支撑，轴左右两端分别通过螺母ⅰ和螺母ⅱ紧固，内摩擦片通过内齿与静壳固定连接，外摩擦片通过外齿与动壳连接，并与动壳同步转动，静壳与动壳之间设置有浮动油封，动壳右侧连接有端盖，螺塞安装于静壳底部，内摩擦片和外摩擦片间隔设置，内摩擦片左侧设置有活塞，活塞左侧设置被压缩的碟簧组，碟簧组设置在带肩螺栓上。湿式行车制动器布置于整车四个轮边处，该制动器为全封闭湿式制动器，制动方式为液压制动，弹簧释放，用于实现整车行车制动功能。制动器静壳与驱动桥桥壳刚性联接，制动器动壳与轮胎连接，动壳与静壳之间设置有定摩擦片、动摩擦片及活塞等部件，制动时液压油推动活塞压紧摩擦片，实现车辆制动。上述部件均被封闭在油液中，达到散热和保护的作用。

进一步的，湿式驻车制动器包括弹簧壳、碟簧、密封壳、活塞、排空嘴总成、通气塞总成、摩擦片壳、粉片和钢片，驻车制动器摩擦片壳与变速箱壳体连接，弹簧壳、密封壳通过长螺栓与摩擦片壳连接为一体，碟簧安装于弹簧壳与密封壳构成的高压油腔内，碟簧右侧安装活塞，活塞右侧与粉片接触连接，粉片通过内齿与变速箱轴连接，随变速箱转动，钢片通过外齿与摩擦片壳固定连接，粉片与钢片间隔设置在摩擦片润滑油腔内，排空嘴总成与高压油腔连通，通气塞总成与摩擦片润滑油腔连通。湿式驻车制动器设置于动力换挡变速箱上，该制动器为全封闭湿式制动器，制动方式为弹簧制动，液压释放，用于实现整车驻车制动功能。制动器静壳与变速箱壳体刚性联接，制动器动壳与变速箱转轴连接，动壳与静壳之间设置有定摩擦片、动摩擦片及碟簧等部件，驻车时由碟簧产生的弹簧力压紧摩擦片，实现驻车制动，行车时液压油推动碟簧变形，使得摩擦片分离，解除驻车制动。上述部件均被封闭在油液中，达到散热和保护的作用。

液力制动控制系统包括储气罐、安全阀、旋扭开关阀、档位控制阀、液控气比例减压阀、单向阀i、单向阀ii、调压阀i、调压阀ii、梭阀i、梭阀ii、控制阀、油气分离装置、排气管、排气阀、液力工作腔和油池，液控气比例减压阀的k口通过机械独立制动切换阀接机械制动控制系统，液控气比例减压阀的p口通过安全阀接储气罐，储气罐底部设置排水开关，液控气比例减压阀的a口接梭阀ii的p1口，梭阀ii的p2口接梭阀i的a口，梭阀i的p1口接调压阀i，调压阀i接档位控制阀的b口，调压阀i上并联有单向阀i，梭阀i的p2口接调压阀ii，调压阀ii接档位控制阀的a口，调压阀ii上并联有单向阀ii；档位控制阀的p口与旋扭开关阀的a口连接，旋扭开关阀的p口与储气罐连接；梭阀ii的a口与控制阀的p口和k口连接，控制阀的a口接油池，控制阀的r口接油气分离装置的进口，油气分离装置的排气口上设置排气管，油气分离装置的出口通过排气阀接液力工作腔，液力工作腔与油池连接。

机械制动控制系统包括串联式双回路制动阀、蓄能器i、蓄能器ii、充液阀、液压泵、单向阀iii、驻车制动阀和手动泵，液压泵的压力油分成两路，一路与充液阀的p口连接，充液阀的两个出口a1和a2分别与蓄能器i及蓄能器ii连接；另一路与安全阀的p口连接，安全阀的t口与分别接油箱以及串联式双回路制动阀的t1口，串联式双回路制动阀的a1口和a2口分别接前轮行车制动器和后轮行车制动器，串联式双回路制动阀的p2口通过单向阀iii与驻车制动阀的p口连接，串联式双回路制动阀的a2口与机械独立制动切换阀的p口连接，机械独立制动切换阀的t口接油箱，机械独立制动切换阀的a口接液力制动控制系统。

本发明具备机械式摩擦制动和液力式阻尼制动两种制动功能，机械式摩擦制动通过机械摩擦力产生制动力，制动力的大小由脚踏制动阀液压压力大小决定；液力式阻尼制动通过液力阻尼作用将车辆行驶动能转化为油液热能产生制动力，再通过水冷作用将热能散发出去，制动力的大小由气动控制阀输出的气动压力大小决定。该联合制动器系统设置有独立制动模式和联合制动模式两种工作模式，两者即可分别独立工作，也可联合协同工作。车辆在长距离大坡度下坡行驶工况，选择独立制动模式，单独使用液力制动，不需要使用机械摩擦制动，达到车辆坡道稳速行驶的效果，需要车辆停止时再单独使用机械摩擦制动，从而保护机械制动器，同时可以根据不同坡度和需要的不同车速，变换不同的液力制动档位，液力制动为柔性制动功能，制动过程和制动档位变换更加平顺稳定。车辆在平路行驶快速制动时，选择联合制动模式，通过操纵脚踏制动阀即可同时控制机械制动和液力制动发挥作用，并且机械制动力和液力制动力均随着制动压力的增大而比例增大，整车制动力为机械制动力和液压制动力的和，可以达到最佳的制动效果。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明所述的一种用于煤矿铰接式防爆车辆的液力-机械联合制动系统，同时具备机械摩擦制动和液力缓速制动两种制动功能，两种制动功能协同配合作用，实现联合制动，提高整车制动效能、保护机械制动器、保证车辆坡道安全、稳速运行，解决目前煤矿车辆在长距离大角度坡道因频繁发生机械刚性制动器故障，易引发安全事故的问题。

2．车辆平路行驶时，液力-机械联合制动系统具有高制动率、足够的安全余量，实现更短的制动距离，制动时可同时脚踩机械制动刹车和手动控制液力制动，进行联合制动，用最短的距离完成制动。液力缓速器的工作使行车制动器可以保持冷态，因而实现最大的制动效果。

3.车辆长距离坡道下行时，液力缓速制动通过柔性稳速制动技术可以使车辆保持稳速行驶，无需脚踏机械刚性制动，不仅可以提高车辆行驶的安全性和稳定性，还能减轻驾驶员疲劳程度。

4.液力缓速制动装置为无磨损产品，制动过程柔顺、平稳，更少的变速箱换挡降档需求，动力中断的减少使其对车辆的冲击更小，不会突然抱死，提高了整车驾驶的舒适性和平稳性，也有效缓解了驾驶员在煤矿井下下长坡时害怕发热导致刹车失灵、失效等的下坡驾驶的心理压力。

5.车辆采用液力-机械联合制动系统后大幅地减少了刹车次数和时间，车辆的平均速度会提高，变速箱工作档位可减少使用90%，延长了使用寿命，降低了发动机的油耗。

附图说明

图1为本发明实现煤矿铰接式防爆车辆液力-机械联合制动系统的原理图；

图2为液力缓速制动装置结构示意图；

图3为轮边湿式行车制动器结构示意图；

图4为湿式驻车制动器结构示意图；

图5为联合制动控制系统原理图；

图6发动机与液力制动集成式冷却系统原理图；

图中，1、膨胀水箱，2、散热器，3、发动机装置，4、液力变矩器，5、前桥，6、水冷油换热器，7、湿式驻车制动器，8、动力换挡变速箱，9、铰接传动轴，10、液力缓速制动装置，11、后桥传动轴，12、湿式行车制动器，13、后桥，14、机械独立制动切换阀，15、气动控制阀，16、机械制动行车制动控制阀，17、上传动轴，18、前桥传动轴，19、机械驻车制动控制阀，20、连接法兰，21、排气阀，22、壳体，23、转子叶轮，24、定子叶轮，25、主轴，26、液力工作腔，27、储油腔、28、控制阀，29、轴承，30、静壳，31、带肩螺栓，32、碟簧组，33、浮动油封，34、活塞，35、内摩擦片，36、外摩擦片，37、压盘，38、动壳，39、端盖，40、螺母ⅰ，41、轴承，42、螺塞，43、轴，44、螺母ⅱ，45、弹簧壳，46、碟簧，47、密封壳，48、活塞，49、排空嘴总成，50、通气塞总成，51、摩擦片壳，52、粉片，53、钢片，54、螺塞，55、垫圈，56、前轮行车制动器，57、后轮行车制动器，58、串联式双回路制动阀，59、蓄能器i，60、蓄能器ii，61、充液阀，62、液压泵，63、单向阀iii，64、驻车制动阀，65、手动泵，66、驻车制动器，67、储气罐，68、排水开关，69、安全阀，70、旋扭开关阀，71、档位控制阀，72、液控气比例减压阀，73、单向阀i，75、单向阀ii，74、调压阀i，76、调压阀ii，77、梭阀i，78、梭阀ii，79、控制阀，80、油气分离装置，81、排气管，82、油池，83、油管，84、节温器，85、水路管路，86、液力制动油路管路，87、循环水泵。

具体实施方式

结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

本发明涉及的一种用于煤矿铰接式防爆车辆的液力-机械联合制动系统，如图1所示，其特征在于该系统可以实现液力阻尼制动和机械摩擦制动两种功能，两种制动功能联合作用，可应用于煤矿铰接式防爆车辆，有效提高车辆在不同运行工况下，尤其是在长距离大坡度条件下的整车制动安全性、可靠性、平顺性及操纵舒适性。系统主要包括用于实现液力阻尼制动的液力缓速制动装置、实现机械摩擦制动的湿式行车制动器和驻车制动器、用于控制联合制动系统的液压控制系统及同时实现发动机冷却和液力制动冷却的集成式冷却系统。发动机3设置于车辆铰接前部，发动机3后部连接有液力变矩器4，液力变矩器4通过上传动轴17与变速箱8连接，变速箱8前输出通过前桥传动轴18与前桥5连接，前桥5两端分别与两个湿式行车制动器12连接，变速箱8后输出通过铰接传动轴9与液力缓速制动装置10的前法兰连接，液力缓速制动装置10的后法兰通过后桥传动轴11与后桥13连接，后桥13两端分别与两个湿式行车制动器12连接，变速箱8二轴上设置有湿式驻车制动器7，液力缓速制动装置10通过金属软管与水冷油换热器6连接，水冷油换热器6通过水管与散热器2连接，散热器2通过膨胀水箱1补水。联合制动系统设置有独立制动和联合制动两种工作模式，通过操纵切换阀14，选择独立工作模式时，司机通过操纵气动控制阀15控制液力制动系统，使液力缓速制动装置10产生液力制动力，该力通过传动轴、变速箱8、前桥5及后桥13传递至车轮，实现液力制动功能；司机通过操纵机械制动行车制动控制阀16、机械驻车制动控制阀19控制机械制动系统，使湿式行车制动器12产生行车制动力，该力直接作用于车轮，使湿式驻车制动器7产生驻车制动力，该力通过变速箱8、传动轴9、11、18、前桥5及后桥13传递至车轮，从而实现机械驻车制动功能。通过操纵切换阀14，选择联合制动模式时，司机通过操纵液压式机械行车切换阀12即可同时控制液力制动功能和机械制动功能，两者协同配合作用。

车辆在下坡运行时，可单独使用液力制动功能，液力制动功能共有0档、1档、2档三个工作档位，分别实现0%、50%及100%制动力的输出，司机根据不同的坡度、需求的车速通过拨动气动控制阀15选择合适制动档位，并可实时变换制动档位。采用液力制动后，司机控制方向盘行驶即可，避免了长时间持续踩制动。当车辆需要停止时，通过脚踏机械制动行车制动控制阀16执行机械制动，实现车辆停止，避免了机械制动器的长时间持续使用，从而保护机械制动器，同时提高了制动平顺性和稳定性，降低了司机操作劳动强度。

车辆平路行驶快速制动时，通过操纵切换阀14选择联合制动模式，实现液力制动与机械制动联动控制、联合作用，制动时脚踏机械制动行车制动控制阀16，可以同时控制两种制动功能，且液力制动力和机械制动力均随着机械制动行车制动控制阀16的执行行程按比例增大或减小，两种制动力同时作用，实现以最小的制动距离和时间完成车辆制动，达到最好的制动效果，提高了制动安全性和可靠性。

如图2所示为液力缓速制动装置，其特征为采用分体式设计，缓速制动那个装置主体设置于车辆铰接部位后部，水冷油热交换器设置于铰接部位前部，该装置是通过将机械能转化为液体热能的柔性制动装置，主要包括连接法兰20、盖子21、壳体22、转子叶轮23、定子叶轮24、主轴25、液力工作腔26、储油腔27及控制阀28，液力缓速制动装置内部设置两个叶轮，即一个驱动的转子叶轮23和一个固定的定子叶轮24，转子叶轮通过主轴25、连接法兰20与车辆传动轴相连接并同步转动。液力缓速制动装置启动时压缩空气通过控制口进入储油腔27，将储油腔27中的工作油液通过油路压入液力工作腔26内，转子叶轮23带动油液绕轴线旋转；同时，油液沿叶片方向运动，甩向定子叶轮24。定子叶轮叶片对油液产生反作用，油液流出定子再转回来冲击转子叶轮23，这样就形成对转子的阻力矩，阻碍转子的转动，从而实现对车辆的减速制动作用。通过控制储油腔27中压缩空气的压力高低可以控制进入液力工作腔充油量，从而控制液力缓速制动装置输出的制动扭矩大小。

如图3所示为机械式制动全封闭湿式行车制动器，制动原理为液压制动，弹簧释放，用于实现整车行车制动，其特征为在一个封闭的填充有油液的空间内，通过摩擦作用实现车辆制动功能，封闭空间、湿式油液可以避免制动器摩擦作用时产生火花到外部环境，起到防爆作用。同时起到保护和冷却的作用。主要包括轴承29、静壳30、带肩螺栓31、碟簧组32、浮动油封33、活塞34、内摩擦片35、外摩擦片36、压盘37、动壳38、端盖39、螺母ⅰ40、轴承41、螺塞42、轴43、螺母ⅱ44。静壳30与前桥5、后桥13壳体连接，固定不动，压盘37通过螺栓与静壳30连接，轴43通过轴承29、轴承41将动壳38连接和支撑，轴左右两端分别通过螺母ⅰ40、螺母ⅱ44紧固，内摩擦片35通过内齿与静壳30连接，固定不动，外摩擦片36通过外齿与动壳38连接，并与动壳同步转动，静壳30与动壳38之间设置有浮动油封33，静壳30右侧连接有端盖39，起到密封和防护作用，螺塞42安装于静壳30底部，用于放油。执行制动时，高压油进入制动油腔向右推动活塞34，安装在带肩螺栓31的碟簧组32被压缩，同时活塞34将随车辆同步转动的外摩擦片36与固定不动的内摩擦片35压紧，产生的摩擦力使车辆制动，松开制动时，高压油撤出，活塞34被碟簧组32产生的弹簧力向左推动，内摩擦片35与外摩擦片36分离，制动解除。

如图4所示为机械式制动全封闭湿式驻车制动器，制动原理为弹簧制动，液压释放，用于实现整车驻车制动，其特征为在一个封闭的填充有油液的空间内，通过摩擦作用实现车辆驻车制动功能，封闭空间、湿式油液可以避免制动器摩擦作用时产生火花到外部环境，起到防爆作用。同时起到保护和冷却的作用。主要包括弹簧壳45、碟簧46、密封壳47、活塞48、排空嘴总成49、通气塞总成50、摩擦片壳51、粉片52、钢片53、螺塞54、垫圈55。驻车制动器摩擦片壳51与变速箱壳体连接，弹簧壳45、密封壳47通过长螺栓与摩擦片壳51连接为一体，碟簧46安装于弹簧壳45内，粉片52通过内齿与变速箱轴连接，随变速箱转动，钢片53通过外齿与摩擦片壳51连接，固定不动，排空嘴总成49与高压油腔连通，通气塞总成50与摩擦片润滑油腔连通。车辆驻车时，碟簧46通过弹簧力向右推动活塞48，活塞48将粉片52、钢片53压紧，产生的摩擦力将变速箱轴固定，车辆实现驻车功能，车辆解除驻车制动时，高压油进入解制动油腔，推动活塞48左移，活塞48压缩碟簧46，粉片52与钢片53分离，驻车制动力解除。

图5所示为联合制动控制系统原理图，液力制动控制系统包括储气罐67、安全阀69、旋扭开关阀70、档位控制阀71、液控气比例减压阀72、单向阀i73、单向阀ii75、调压阀i74、调压阀ii76、梭阀i77、梭阀ii78、控制阀79、油气分离装置80、排气管81、排气阀21、液力工作腔26和油池82，液控气比例减压阀72的k口通过机械独立制动切换阀14接机械制动控制系统，液控气比例减压阀72的p口通过安全阀69接储气罐67，储气罐67底部设置排水开关68，液控气比例减压阀72的a口接梭阀ii78的p1口，梭阀ii78的p2口接梭阀i77的a口，梭阀i77的p1口接调压阀i74，调压阀i74接档位控制阀71的b口，调压阀i74上并联有单向阀i73，梭阀i77的p2口接调压阀ii76，调压阀ii76接档位控制阀71的a口，调压阀ii76上并联有单向阀ii75；档位控制阀71的p口与旋扭开关阀70的a口连接，旋扭开关阀70的p口与储气罐67连接；梭阀ii77的a口与控制阀79的p口和k口连接，控制阀79的a口接油池82，控制阀79的r口接油气分离装置80的进口，油气分离装置80的排气口上设置排气管81，油气分离装置80的出口通过排气阀21接液力工作腔26，液力工作腔26与油池82连接。

机械制动控制系统包括串联式双回路制动阀58、蓄能器i59、蓄能器ii60、充液阀61、液压泵62、单向阀iii63、驻车制动阀64和手动泵65，液压泵62的压力油分成两路，一路与充液阀61的p口连接，充液阀61的两个出口a1和a2分别与蓄能器i59及蓄能器ii60连接；另一路与安全阀的p口连接，安全阀的t口与分别接油箱以及串联式双回路制动阀58的t1口，串联式双回路制动阀58的a1口和a2口分别接前轮行车制动器56和后轮行车制动器57，串联式双回路制动阀58的p2口通过单向阀iii63与驻车制动阀64的p口连接，串联式双回路制动阀58的a2口与机械独立制动切换阀14的p口连接，机械独立制动切换阀14的t口接油箱，机械独立制动切换阀14的a口接液力制动控制系统。

该液力-机械联合制动系统可实现独立制动和联合制动两种工作模式，独立制动模式为液力制动和机械制动分别独立工作，联合制动模式为液力制动和机械制动联合协同工作，具体为通过操纵机械独立制动切换阀14进行工作模式的切换，机械独立制动切换阀14处于如图所示的下位时，为独立制动工作模式，液力制动与机械制动分别独立工作，当操纵机械独立制动切换阀14动作至上位时，为联合制动工作模式，液力制动与机械制动联合协同工作。具体制动工作原理如下：

（1）机械制动系统原理：

液压泵62由发动机带动，发动机启动后，液压泵运转；充液阀61采用双回路充液阀，其主要作用是给蓄能器充液和控制其充液压力；蓄能器i59.蓄能器ii60的主要作用是储存和释放制动所需的液压能，稳定制动油压及保证连续踩踏制动时的大量供油，分别控制前轮和后轮的制动，相互独立；串联式双回路制动阀58的主要作用是控制从蓄能器中来的压力油按比例进入前后轮行车制动器，实现车辆制动，如果前轮或后轮其中一个制动回路失灵，另一个制动回路仍可以工作。前后轮制动器56为机械湿式行车制动器，行车制动采用液压制动，弹簧释放的原理。

行车制动时，踩下双回路制动阀58踏板时，两蓄能器中的压力油经该阀的上下两腔分别进入前后行车制动器，作用到制动器活塞上，压紧摩擦片对车轮实施制动，输出的制动压力与踩下的制动踏板的角度成比例。当放松脚踏板时，制动器内的高压油流回油箱，解除制动。

解除驻车制动时，从蓄能器59引出一路压力油经单向阀63到驻车制动阀64，驻车制动阀64的输出压力为一定值，其作用到湿式驻车制动器66的制动活塞上。驻车制动器66在驻车制动阀没有压力输出时，处于弹簧制动状态，当动作驻车制动阀时，输出一定压力作用到驻车制动活塞上，压缩弹簧克服弹簧力，解除制动。

手动泵65是在车辆出现故障或动力缺失的情况下，手动解除驻车制动，使车辆拖行。

（2）液力制动系统原理

液力制动采用了气动控制，并可同时和机械制动实现联动。液力制动的关键元件为液力缓速制动装置，作用液力缓速制动装置上油量的多少决定了其制动力的大小。液力缓速制动装置油量的控制装置采用了气动控制。

液力缓速制动装置的控制装置采用了气动控制，由于进入到液力缓速制动装置的油液流量与控制气压的大小有关，手动控制采用了两档控制，自动联动控制采用了比例控制。

手动控制是在防爆车辆行驶过程中，只需要液力制动减速而不采取机械制动，该回路设置了气动旋扭开关阀70，打开旋扭阀为一档，操作档位控制阀71后，可以切换到二档。两档位主要靠两调压阀i74、调压阀ii76设置不同的压力实现。具体工作原理如下：

储气罐中的压缩空气压力维持在0.6—0.8mpa，图示位置为液力缓速制动没有使用的状态，压缩空气在旋扭开关阀70处封死。当需要进行液力制动时，开启旋扭开关阀70，使其工作在左位，这时，压缩空气经p口到a口，档位控制阀在右位工作，p与a相通，并经调压阀76减压后到达梭阀77的p2口，减压阀76的调定压力为0.15mpa，为液力缓速制动装置工作的一档。压缩空气经梭阀a口经梭阀78的p2口到a口后到达控制阀79的压力口p口，一路到达控制阀79的控制口k使控制阀工作在上位，压缩空气经p到a进入到油池82的控制口k，压缩油液，油液经油管83进入到液力缓速制动装置液力工作腔26。

进入液力工作腔26的油量通过控制口k压缩空气的压力决定。当需要加大制动力时，操作档位控制阀71，使其工作在左位，这时，压缩空气经旋扭开关阀70后，通过p口到达b，并经减压阀74到达梭阀77的p1，p1口到a口后经梭阀78的p2到a口，通过控制阀79进入到油池82的控制口k，减压阀74的调定压力为0.3mpa，使得进入到液力缓速制动装置的油量增多，而p2的压力通过单向阀75，档位控制阀a到r排气。

当不需要液力缓速制动装置工作时，关掉旋扭开关阀70，控制阀79压力口p4的压缩空气经梭阀78、梭阀77、单向阀73、档位控制阀71及旋钮开关阀70排气。同时控制阀79控制口k的压力消失，控制阀79在弹簧作用力下到下位，控制口k的压缩空气经控制阀79的a到r，进入到油气分离装置80，油气分离装置内部设置了气体流动的特殊的管道，压缩空气流经它后，空气中的油液分离进入壳体，干净的压缩空气经排气管81排入大气，减少了对环境的污染。

液力缓速制动装置的最高点设置了排气阀21，壳体内的空气经排气阀21进入到油气分离装置80，进行油气分离后的压缩空气汇流到排气管81，排入大气。

（3）液力-机械联合制动系统原理

通过操作切换阀14，切换至联合制动模式后，当踩下制动阀进行机械制动时，当制动阀出口压力达到液控气比例减压阀72的设定开启压力后，液力制动也开始同时起作用。液控气比例阀72的输出压力a的气压值与控制油k5的值在设定范围内成比例变化，这样，a口压缩空气经梭阀78的p1口到a口，经控制阀79的p、a油池82的控制口k2，按比例的将油液输入到液力缓速制动装置液力工作腔26，使液力缓速制动装置输出比例的制动力矩，自动的实现了机械和液力制动的联动。

图6所示为发动机与液力制动集成式冷却系统原理图，液力制动冷却系统中液力缓速制动装置与水冷油换热器分体设计，两者通过液力制动油路管路连接，液力制动工作介质在两者之间循环流动，该系统利用发动机冷却和液力缓速制动装置冷却错峰使用的特点，将发动机系统冷却与液力缓速制动装置冷却集成设计为一套紧凑型冷却系统。循环水泵87由发动机带动，发动机启动后，循环水泵87运转，散热器2内部的冷却液从p1口出，通过发动机3的p2口进入发动机内部，对发动机进行冷却，冷却后冷却液从发动机3的p3口出，通过水冷油换热器6的p4口进入水冷油换热器，液力缓速制动装置10的高温液体工作介质从p8口出，经过液力制动油路管路86，至水冷油换热器6的p6口进入换热器，高温液体工作介质被p4口进入的冷却水冷却后，低温液体工作介质由水冷油换热器6的p7口出，经过液力制动油路管路86，回到液力缓速制动装置10的p9口。进入水冷油换热器6的冷却液完成冷却作用后由从p5口出，通过水路管路85到达节温器84的p10口，如果到达p10口的水温小于节温器84设定的开启温度，节温器84不开启，冷却液由节温器84的p12口出，再次通过发动机3的p2口进入发动机内部，进行小循环冷却，如果到达p10口的水温大于节温器84设定的开启温度，节温器84开启，冷却液由节温器84的p11口出，通过散热器2的p13口进入散热器，冷却液经由散热器降温后，再次从p1口出，通过发动机3的p2口进入发动机内部，进行大循环冷却。散热器2冷却液通过膨胀水箱1进行冷却液的补充。

技术特征：

1.一种用于煤矿铰接式防爆车辆的液力-机械联合制动系统，其特征在于：包括与发动机（3）后部连接的液力变矩器（4），液力变矩器（4）通过上传动轴（17）与变速箱（8）连接，变速箱（8）前输出通过前桥传动轴（18）与前桥（5）连接，前桥（5）两端分别与两个湿式行车制动器（12）连接，变速箱（8）后输出通过铰接传动轴（9）与液力缓速制动装置（10）的前连接法兰连接，液力缓速制动装置（10）的后连接法兰通过后桥传动轴（11）与后桥（13）连接，后桥（13）两端分别与两个湿式行车制动器（12）连接，变速箱（8）二轴上设置有湿式驻车制动器（7），液力缓速制动装置（10）通过金属软管与水冷油换热器（6）连接，水冷油换热器（6）通过水管与散热器（2）连接，散热器（2）通过膨胀水箱（1）补水；所述的前桥以及后桥上四个湿式行车制动器（12）通过液压控制管路分别与机械制动行车制动控制阀（16）和切换阀（14）连接，切换阀（14）接液力制动控制系统，所述的液力缓速制动装置（10）通过气动控制阀（15）和气动控制管路接气源。

2.根据权利要求1所述的用于煤矿铰接式防爆车辆的液力-机械联合制动系统，其特征在于：所述的液力缓速制动装置（10）包括连接法兰（20）、盖子（21）、壳体（22）、转子叶轮（23）、定子叶轮（24）、主轴（25）、储油腔（27）及控制阀（28），盖子（21）和壳体（22）构成内部设有液力工作腔（26）的结构，液力工作腔（26）与储油腔（27）连通，储油腔（27）通过控制阀（28）接金属软管；液力工作腔（26）内安设有转子叶轮（23）和定子叶轮（24），转子叶轮（23）由主轴（25）驱动转动，主轴（25）两端安装连接法兰（20）。

3.根据权利要求2所述的用于煤矿铰接式防爆车辆的液力-机械联合制动系统，其特征在于：所述的湿式行车制动器（12）包括轴承i（29）、静壳（30）、带肩螺栓（31）、碟簧组（32）、浮动油封（33）、活塞（34）、内摩擦片（35）、外摩擦片（36）、压盘（37）、动壳（38）、端盖（39）、螺母ⅰ（40）、轴承ii（41）、螺塞（42）、轴（43）和螺母ⅱ（44）；静壳（30）与前桥（5）或后桥（13）壳体固定连接，压盘（37）通过螺栓与静壳（30）连接，轴（43）通过轴承i（29）和轴承ii（41）将动壳（38）连接和支撑，轴（43）左右两端分别通过螺母ⅰ（40）和螺母ⅱ（44）紧固，内摩擦片（35）通过内齿与静壳（30）固定连接，外摩擦片（36）通过外齿与动壳（38）连接，并与动壳（38）同步转动，静壳（30）与动壳（38）之间设置有浮动油封（33），动壳（38）右侧连接有端盖（39），螺塞（42）安装于静壳（30）底部，内摩擦片（35）和外摩擦片（36）间隔设置，内摩擦片（35）左侧设置有活塞（34），活塞（34）左侧设置被压缩的碟簧组（32），碟簧组（32）设置在带肩螺栓（31）上。

4.根据权利要求3所述的用于煤矿铰接式防爆车辆的液力-机械联合制动系统，其特征在于：所述的湿式驻车制动器（7）包括弹簧壳（45）、碟簧（46）、密封壳（47）、活塞（48）、排空嘴总成（49）、通气塞总成（50）、摩擦片壳（51）、粉片（52）和钢片（53），驻车制动器摩擦片壳（51）与变速箱壳体连接，弹簧壳（45）、密封壳（47）通过长螺栓与摩擦片壳（51）连接为一体，碟簧（46）安装于弹簧壳（45）与密封壳（47）构成的高压油腔内，碟簧（46）右侧安装活塞（48），活塞（48）右侧与粉片（52）接触连接，粉片（52）通过内齿与变速箱轴连接，随变速箱转动，钢片（53）通过外齿与摩擦片壳（51）固定连接，粉片（52）与钢片（53）间隔设置在摩擦片润滑油腔内，排空嘴总成（49）与高压油腔连通，通气塞总成（50）与摩擦片润滑油腔连通。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的用于煤矿铰接式防爆车辆的液力-机械联合制动系统，其特征在于：所述的液力制动控制系统包括储气罐（67）、安全阀（69）、旋扭开关阀（70）、档位控制阀（71）、液控气比例减压阀（72）、单向阀i（73）、单向阀ii（75）、调压阀i（74）、调压阀ii（76）、梭阀i（77）、梭阀ii（78）、控制阀（79）、油气分离装置（80）、排气管（81）、排气阀（21）、液力工作腔（26）和油池（82），液控气比例减压阀（72）的k口通过机械独立制动切换阀（14）接机械制动控制系统，液控气比例减压阀（72）的p口通过安全阀（69）接储气罐（67），储气罐（67）底部设置排水开关（68），液控气比例减压阀（72）的a口接梭阀ii（78）的p1口，梭阀ii（78）的p2口接梭阀i（77）的a口，梭阀i（77）的p1口接调压阀i（74），调压阀i（74）接档位控制阀（71）的b口，调压阀i（74）上并联有单向阀i（73），梭阀i（77）的p2口接调压阀ii（76），调压阀ii（76）接档位控制阀（71）的a口，调压阀ii（76）上并联有单向阀ii（75）；档位控制阀（71）的p口与旋扭开关阀（70）的a口连接，旋扭开关阀（70）的p口与储气罐（67）连接；梭阀ii（77）的a口与控制阀（79）的p口和k口连接，控制阀（79）的a口接油池（82），控制阀（79）的r口接油气分离装置（80）的进口，油气分离装置（80）的排气口上设置排气管（81），油气分离装置（80）的出口通过排气阀（21）接液力工作腔（26），液力工作腔（26）与油池（82）连接；

机械制动控制系统包括串联式双回路制动阀（58）、蓄能器i（59）、蓄能器ii（60）、充液阀（61）、液压泵（62）、单向阀iii（63）、驻车制动阀（64）和手动泵（65），液压泵（62）的压力油分成两路，一路与充液阀（61）的p口连接，充液阀（61）的两个出口a1和a2分别与蓄能器i（59）及蓄能器ii（60）连接；另一路与安全阀的p口连接，安全阀的t口与分别接油箱以及串联式双回路制动阀（58）的t1口，串联式双回路制动阀（58）的a1口和a2口分别接前轮行车制动器（56）和后轮行车制动器（57），串联式双回路制动阀（58）的p2口通过单向阀iii（63）与驻车制动阀（64）的p口连接，串联式双回路制动阀（58）的a2口与机械独立制动切换阀（14）的p口连接，机械独立制动切换阀（14）的t口接油箱，机械独立制动切换阀（14）的a口接液力制动控制系统。

技术总结

本发明属于煤矿井下辅助运输设备的技术领域，具体涉及一种用于煤矿铰接式防爆车辆的液力‑机械联合制动系统。包括与发动机后部连接的液力变矩器，液力变矩器通过上传动轴与变速箱连接，变速箱前输出通过前桥传动轴与前桥连接，前桥两端分别与两个湿式行车制动器连接，变速箱后输出通过铰接传动轴与液力缓速制动装置的连接法兰连接，液力缓速制动装置的连接法兰通过后桥传动轴与后桥连接，后桥两端分别与两个湿式行车制动器连接，变速箱二轴上设置有湿式驻车制动器，前桥以及后桥上四个湿式行车制动器通过液压控制管路分别与机械制动行车制动控制阀和切换阀连接，切换阀接液力制动控制系统，液力缓速制动装置通过气动控制阀和气动控制管路接气源。

技术研发人员：王庆祥;赵海兴;王治伟;郭培燕;谢龙;陈贤忠;兰春亮;程玉军;仇博;赵瑞萍;候尧华;桑胜远;潘成杰;马艳卫;王彦清;肖洪彬

受保护的技术使用者：中国煤炭科工集团太原研究院有限公司;山西天地煤机装备有限公司

技术研发日：.10.25

技术公布日：.02.28

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